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功能高分子材料高分子螯合剂及离子交换膜第1页/共64页 2023/5/52第二章高分子螯合剂及离子交换膜第2页/共64页 2023/5/53 高分子螯合剂即螯合树脂是功能高分子的一个分支，是一类具有螯合功能基并能从含有金属离子的溶液中有选择地捕集，分离特定金属离子的高分子。 树脂螯合了金属离子后，改变了树脂的力学、热、电、磁等性能。第二章 高分子螯合剂及离子交换膜1、高分子螯合剂第3页/共64页 2023/5/54从结构来看，高分子螯合剂可分为两大类：一类是螯合基团作为高分子的侧基形式出现。图例1第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第4页/共64页 2023/5/55第二章 高分子螯合剂及离子交换膜一类是螯合基团包含在高分子主链中。图例2第5页/共64页 2023/5/56高分子螯合剂的制备方法主要有两种：一种是含有螯合基的单体经过加聚，缩聚，逐步聚合或开环聚合等方法制取。图例3一种是利用合成的或天然的高分子，通过高分子化学反应引入具有螯合功能 的侧基来合成高分子螯合剂。图例4第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第6页/共64页 2023/5/57第二章 高分子螯合剂及离子交换膜图3 图4图3第7页/共64页 2023/5/58第二章 高分子螯合剂及离子交换膜图4第8页/共64页 2023/5/591.1 配位原子为氧的高分子螯合剂醇类 最简单的是聚乙烯醇PVA，它能与Cu2+、Ni2+、Co3+、Fe2+、Mn2+、Ti3+、Zn2+等离子形成螯合物，与Cu2+、Fe2+、Ti3+、的螯合物特别稳定。 稳定常数：Co3+ Ni2+ Zn2+ Cu2+第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第9页/共64页 2023/5/510第二章 高分子螯合剂及离子交换膜图例5第10页/共64页 2023/5/511第二章 高分子螯合剂及离子交换膜β-二酮 图例6 主链具有β-二酮结构的高分子螯合剂与Cu2+离子的螯合物可以催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子螯合剂也可与Cu2+离子形成螯合物，并可催化过氧化氢的分解; 侧链具有β-二酮结构的高分子与ZrO4+、UO22+、Cr3+、Ce3+、Cu2+的螯合物，对焦磷酸钠水解反应的催化活性，在60 oC，pH=4时，按下列顺序递降： ZrO4+ UO22+ Cr3+ ≈ Ce3+ ≈ Cu2+第11页/共64页 2023/5/512第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第12页/共64页 2023/5/513第二章 高分子螯合剂及离子交换膜β-酮酸酯 图例7 β-酮酸酯类聚合物可以与Fe3+离子形成红色的高分子螯合物，一些β-酮酸酯类聚合物可以与如下离子形成螯合物： Th4+、Ce3+、Ca2+、UO2 2+ 、Al3+ 、Cu2+ 第13页/共64页 2023/5/514第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第14页/共64页 2023/5/515第二章 高分子螯合剂及离子交换膜酚，水杨酸 图例8第15页/共64页 2023/5/516 酚类聚合物对Cu2+、Ni2+的吸附容量一般低于理论值，多数数值选择吸附Ni2+离子； 聚（3-溴-4-羟基）苯乙烯完全吸附Ni2+离子； 聚（3-氨基-4-羟基）苯乙烯和聚（3-羟亚胺甲基-4-羟基）苯乙烯选择吸附Cu2+离子。第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第16页/共64页 2023/5/517 水杨酸-甲醛树脂对下列离子具有选择吸附性： Fe3+、UO22 + 、Cu2 +、Mn2 + 侧链含水杨酸结构树脂可与Fe3 + 离子螯合，形成红棕色高分子螯合物。第二章 高分子螯合剂及离子交换膜第17页/共64页 2023/5/518第二章 高分子螯合剂及离子交换膜羧酸 图例9第18页/共64页 2023/5/519第二章 高分子螯合剂及离子交换膜PAA Nishikawa研究了PAA与Cu2+ 离子形成螯合物的动力学，发现PAA-Cu2+螯合物比类似小分子螯合物丙二酸-Cu2+，戊二酸-Cu2+有较大的稳定性，这是由于在高分子体系中，正反应速率（4）增加，逆反应速率降低的缘故。 PAA与二价金属离子螯合物的生成常数，以下列顺序递增：Co2+ Ni2+ Zn2+ Cu2+第19页/共64页 2023/5/520第二章 高分子螯合剂及离子交换膜PMAA PMMA与金属离子形成的螯合物